堆肥嗜热细菌b5对水稻秸秆降解能力的探究
以水稻秸秆和牛粪为堆肥原料，通过选择性培养基富集培养菌株，保存后筛选菌株，最后分离出一株能有效降低水稻秸秆纤维素的高温嗜热细菌B5。实验中从形态学、生理生化特征和16S rDNA 基因序列分子比对三个种属鉴定工作方面，确定该菌株为嗜热脂肪芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)。该菌株最适宜生长在pH为8的碱性培养环境中，在55~60 ℃温度范围内生长状态良好且在发酵体系中产纤维素酶活性高。研究表明，B5能在高温条件下生长且具有较高的产纤维素酶活能力，在堆肥期提高水稻秸秆的降解率方面有较高的应用前景。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 实验材料 2
1.2 实验方法 3
1.2.1 堆肥方法3
1.2.1 堆肥嗜热菌株的分离和筛选 3
1.2.3 堆肥嗜热菌株的鉴定3
1.2.4 菌株的生长特性4
1.2.5 堆肥嗜热菌株产纤维素酶活测定4
2 结果与分析4
2.1 堆肥嗜热菌株的筛选结果4
2.2 堆肥嗜热菌株的鉴定5
2.2.1 菌株形态学水平鉴定 5
2.2.2 菌株生化指标结果 5
2.2.3 分子水平鉴定及系统发育树 6
2.3 菌株的生长特性研究结果7
2.4 堆肥嗜热菌株产纤维素酶活结果8
3 讨论 9
致谢10
参考文献10
图1 菌株B5菌株形态观察及扫描电镜照5
图2 基于16S rDNA序列相似性的系统发育树6
图3菌株B5生长曲线 7
图4温度对菌株B5生长的影响 7
图5 pH对菌株B5生长的影响8
图6菌株B5在秸秆发酵中纤维素酶活测定8
图7 葡聚糖标准曲线9
图8 木糖标准曲线9
堆肥嗜热细菌B5对水稻秸秆降解能力的探究
引言
引言< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
br /> 作为在我国南方广泛种植并培育的高纤维型粮食作物，水稻因其易于集中栽培、易为人体消化吸收和高效益收成而被视为我国农业发展的重要支柱，而伴随而来的水稻秸秆堆积过剩问题亟待人们重视。木质素、含氮含碳化合物、灰分和木质纤维素构成水稻秸秆的主要成分[1]，高纤维量比例造成其降解难度高，经济获益低和可回收利用效率差，故我国水稻秸秆大都被直接焚烧、填埋或被闲置废弃，严重浪费了生物质原料，污染大气环境，破坏生态系统稳定性，而寻找高效资源化利用水稻秸秆的方法如秸秆直接或间接还田、饲料化、肥料化和基料化逐渐成为研究热点[2]。将秸秆投入发酵系统，有效利用堆肥腐殖质资源，可提高秸秆利用效率，具有可观的生态效益和发展前景。但秸秆中木质纤维素结构中存在着大量氢键并呈空间三维网状结构[3]，化学性质稳定，一般极难降解，故探索有效提高秸秆中纤维素降解效率的方法逐渐成为当今世界研究的重点。
将水稻秸秆和新鲜畜禽粪便大面积大投放量直接施用于土壤，带来较多病虫传播灾害和杂草种子的同时，还会因新鲜畜粪在土壤中快速分解产生大量的CO2、低级脂肪酸和一些酚酸类等有害物质，造成土壤发热，从而给作物的生长尤其是根系的发育带来不良影响[4]。上世纪三十年代班加罗好氧堆肥方法问世后，微生物对固体有机堆肥废弃物的资源化利用研究逐渐在世界各国盛行[5]。堆肥是一个涉及复杂生态系统的过程，具有许多相互作用因素，是一种在微生物作用下，将有机固体废弃物分解为有效小分子和稳定腐殖质的绿色方式。好氧堆肥过程[6]是在氧气充足条件下，不同微生物种群为适应不断变化的营养和生活条件，通过生理生化作用将堆体原料如畜禽粪便、秸秆沼渣等固体有机废弃物中可溶性有机物质直接从其细胞壁和细胞膜中通过。不溶性胶体有机物质则被微生物吸附在细胞壁表面后，依靠自身强大的氧化还原、旷质化、腐殖化等生命代谢活动和所产孢外酶将有机物转化为简单的无机化合物，并释放大量养分和热量，供微生物不断繁殖代谢，加快堆体发酵进程，产生稳定、潮湿的产品。堆肥过程一般持续数月，按堆体发酵温度，可分为三个阶段：嗜温期，堆体温度达10~40℃；高温嗜热期，堆体温度达45~70℃；成熟期，此阶段堆体逐渐冷却到室温。新鲜秸秆和畜禽粪便中高含量的木质纤维素由于其复杂的物理结构和化学成分而被认为是快速堆肥过程中的限速有机物质。Wang等[7]认为，由于木质纤维素含量较高，难以降解，因此采用传统的堆肥方法时堆肥周期较长。而纤维素分解微生物接种剂不仅能促进功能性微生物在堆肥嗜热高温阶段生长，还会加速木质纤维素等生物大分子的降解，加快堆肥产物的腐熟。但是，微生物的群落生长和产纤维素酶活力受温度影响较大，虽然真菌较细菌具有更高的产酶量和降解纤维素效能，但不耐高温，且对环境敏感，持久性差。故在堆肥高温腐熟阶段，堆肥嗜热细菌有着更持久的生物活性和实用价值。
秸秆作为木质纤维素材料是可再生和低成本的，玉米秸秆的分解在全球碳循环中发挥着重要作用。玉米秸秆作为生物质可利用量最大的四大农业副产品之一，其收集工业化处理不到1％[8]，通常与家禽粪便或污泥混合，以获得堆肥所需的C /N比。本实验研究目的在于，从水稻秸秆和新鲜牛粪混合堆体中分离筛选出一株高温嗜热菌株，通过形态学鉴定、生理生化特征反应鉴定和分子水平比对这三个方面鉴定出该优良菌株。并将其接种到秸秆二次发酵体系中观测其所产纤维素酶活规律，验证其降解水稻秸秆纤维素的能力，以期能提高水稻秸秆堆肥降解率，为日后该菌株投入定向生产并走向产业化研究提供依据。
1 材料与方法
1 实验材料
1. 1 堆肥材料
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 实验材料 2
1.2 实验方法 3
1.2.1 堆肥方法3
1.2.1 堆肥嗜热菌株的分离和筛选 3
1.2.3 堆肥嗜热菌株的鉴定3
1.2.4 菌株的生长特性4
1.2.5 堆肥嗜热菌株产纤维素酶活测定4
2 结果与分析4
2.1 堆肥嗜热菌株的筛选结果4
2.2 堆肥嗜热菌株的鉴定5
2.2.1 菌株形态学水平鉴定 5
2.2.2 菌株生化指标结果 5
2.2.3 分子水平鉴定及系统发育树 6
2.3 菌株的生长特性研究结果7
2.4 堆肥嗜热菌株产纤维素酶活结果8
3 讨论 9
致谢10
参考文献10
图1 菌株B5菌株形态观察及扫描电镜照5
图2 基于16S rDNA序列相似性的系统发育树6
图3菌株B5生长曲线 7
图4温度对菌株B5生长的影响 7
图5 pH对菌株B5生长的影响8
图6菌株B5在秸秆发酵中纤维素酶活测定8
图7 葡聚糖标准曲线9
图8 木糖标准曲线9
堆肥嗜热细菌B5对水稻秸秆降解能力的探究
引言
引言< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
br /> 作为在我国南方广泛种植并培育的高纤维型粮食作物，水稻因其易于集中栽培、易为人体消化吸收和高效益收成而被视为我国农业发展的重要支柱，而伴随而来的水稻秸秆堆积过剩问题亟待人们重视。木质素、含氮含碳化合物、灰分和木质纤维素构成水稻秸秆的主要成分[1]，高纤维量比例造成其降解难度高，经济获益低和可回收利用效率差，故我国水稻秸秆大都被直接焚烧、填埋或被闲置废弃，严重浪费了生物质原料，污染大气环境，破坏生态系统稳定性，而寻找高效资源化利用水稻秸秆的方法如秸秆直接或间接还田、饲料化、肥料化和基料化逐渐成为研究热点[2]。将秸秆投入发酵系统，有效利用堆肥腐殖质资源，可提高秸秆利用效率，具有可观的生态效益和发展前景。但秸秆中木质纤维素结构中存在着大量氢键并呈空间三维网状结构[3]，化学性质稳定，一般极难降解，故探索有效提高秸秆中纤维素降解效率的方法逐渐成为当今世界研究的重点。
将水稻秸秆和新鲜畜禽粪便大面积大投放量直接施用于土壤，带来较多病虫传播灾害和杂草种子的同时，还会因新鲜畜粪在土壤中快速分解产生大量的CO2、低级脂肪酸和一些酚酸类等有害物质，造成土壤发热，从而给作物的生长尤其是根系的发育带来不良影响[4]。上世纪三十年代班加罗好氧堆肥方法问世后，微生物对固体有机堆肥废弃物的资源化利用研究逐渐在世界各国盛行[5]。堆肥是一个涉及复杂生态系统的过程，具有许多相互作用因素，是一种在微生物作用下，将有机固体废弃物分解为有效小分子和稳定腐殖质的绿色方式。好氧堆肥过程[6]是在氧气充足条件下，不同微生物种群为适应不断变化的营养和生活条件，通过生理生化作用将堆体原料如畜禽粪便、秸秆沼渣等固体有机废弃物中可溶性有机物质直接从其细胞壁和细胞膜中通过。不溶性胶体有机物质则被微生物吸附在细胞壁表面后，依靠自身强大的氧化还原、旷质化、腐殖化等生命代谢活动和所产孢外酶将有机物转化为简单的无机化合物，并释放大量养分和热量，供微生物不断繁殖代谢，加快堆体发酵进程，产生稳定、潮湿的产品。堆肥过程一般持续数月，按堆体发酵温度，可分为三个阶段：嗜温期，堆体温度达10~40℃；高温嗜热期，堆体温度达45~70℃；成熟期，此阶段堆体逐渐冷却到室温。新鲜秸秆和畜禽粪便中高含量的木质纤维素由于其复杂的物理结构和化学成分而被认为是快速堆肥过程中的限速有机物质。Wang等[7]认为，由于木质纤维素含量较高，难以降解，因此采用传统的堆肥方法时堆肥周期较长。而纤维素分解微生物接种剂不仅能促进功能性微生物在堆肥嗜热高温阶段生长，还会加速木质纤维素等生物大分子的降解，加快堆肥产物的腐熟。但是，微生物的群落生长和产纤维素酶活力受温度影响较大，虽然真菌较细菌具有更高的产酶量和降解纤维素效能，但不耐高温，且对环境敏感，持久性差。故在堆肥高温腐熟阶段，堆肥嗜热细菌有着更持久的生物活性和实用价值。
秸秆作为木质纤维素材料是可再生和低成本的，玉米秸秆的分解在全球碳循环中发挥着重要作用。玉米秸秆作为生物质可利用量最大的四大农业副产品之一，其收集工业化处理不到1％[8]，通常与家禽粪便或污泥混合，以获得堆肥所需的C /N比。本实验研究目的在于，从水稻秸秆和新鲜牛粪混合堆体中分离筛选出一株高温嗜热菌株，通过形态学鉴定、生理生化特征反应鉴定和分子水平比对这三个方面鉴定出该优良菌株。并将其接种到秸秆二次发酵体系中观测其所产纤维素酶活规律，验证其降解水稻秸秆纤维素的能力，以期能提高水稻秸秆堆肥降解率，为日后该菌株投入定向生产并走向产业化研究提供依据。
1 材料与方法
1 实验材料
1. 1 堆肥材料
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